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美国芯片设计、EDA和IP核全球领先 本土晶圆制造严重落后

        9月27日,在全球范围内都具有一定影响力的非国际性行业协会---美国半导体行业协会(SIA)发布了关于美国的年度半导体行业报告,该报告论述了半导体芯片的行业需求量、晶圆厂的现状,并着重指出了美国半导体芯片行业的现状和面临的问题。SIA此前还针对中国半导体产业进行过盘点。顶点光电子商城将对这份报告进行梳理,以方便读者进行阅读。


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半导体芯片行业需求及供应现状


        受技术革新的不断加深,以及新冠疫情的影响,半导体市场反而出现了跃进式的增长。在2019年的时候,半导体芯片的全球销售额为四千一百二十三亿美金,到了2020年,这一数字增长到了四千四百零四亿美金,而今年,这个数字将达到五千二百七十亿美金,2022年半导体行业的预计销售额将达到五千七百三十亿美金。


        在各种技术不断革新,以及应用场景不断拓展的背景下,再加上新冠疫情的突然出现,各个行业对芯片的需求也发生了很大变化。具体来看,2020年上半年,政府对半导体芯片的采购出现了大幅下滑,这方面的半导体销售额只有四十六亿美金,下降了近12个百分点。汽车行业对芯片的采购量也出现了下降,疫情对人们出行方面的需求产生抑制。


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        对半导体芯片销售额贡献最大的是电脑行业。2020年电脑行业对芯片的采购量上涨了21.2%,为芯片的销售额贡献了一千四百二十二亿美金。


        综合来看,电脑行业和智能手机对半导体芯片的需求最高,分别为半导体销售贡献了32.3%和31.2%的份额。工业生产、消费电子和汽车行业则分别贡献了12%、12%和11.4%的份额。


        从全球范围来看,美国半导体销售仍然一枝独秀,占据了全球市场接近一半的销量。全球其他销售份额则被韩国、中国、日本和欧洲等国家和地区所瓜分,其中,韩国为20%,中国为12%,日本和欧洲均为10%。


缺芯持续,晶圆厂产能拉满


        从2020年开始一直到今年,缺芯问题一直都没有解决,全球基本上所有的相关行业都受到了影响。各主要晶圆生产厂家也在不断的扩大产能。


        在强大的市场需求刺激下,各大晶圆厂的产能利用率都超过了8成,一些订单任务比较急迫的厂家将产能利用率扩大到了9成,甚至100%。


        现有的产能扩无可扩,半导体芯片制造商开始扩大投资,建造新厂,革新技术,以应对未来市场的需求增长。半导体芯片行业的投资支出直接反映了这一现象。在2021年之前,半导体行业的投资支出从来没有达到过一千一百五十亿美金,然而到了今年,这一数字预计将增长到一千五百亿美金左右。


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        随着5G技术的应用,新能源汽车技术革新,汽车行业对芯片的需求将越来越大。在未来一段时间,全球市场对芯片的需求还将进一步扩大。


美国芯片设计实力超群,制造环节薄弱


        美国在半导体芯片行业的实力主要在上游行业,例如:芯片设计、半导体设备、EDA和IP核方面,但是在测试、封装、硅基原材料方面严重不足;在存储和模拟芯片方面居于领先地位,但是在10nm及以下逻辑芯片的生产制造上束手无策。


        美国能在半导体芯片的销售上一枝独秀,主要原因是其在芯片设计方面的巨大优势。芯片设计属于技术密集型产业,其研发投入占到了整个半导体研发的65%,优点是附加价值高, 能占到整个半导体产业链利润的53%。这也是美国不生产半导体芯片,但是其销售额能占到全球近一半的根本原因。


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        在高利润率的驱动下,美国半导体行业逐渐淘汰掉了半导体生产企业,越来越的企业采用无晶圆厂模式。在20年前,具有自行生产能力的半导体企业市场销量占到了90%,而二十年过后,这一数字下降到了70%。


        美国政府此前对半导体市场的重视程度也不如其他国家,虽然其半导体企业的研发投资在不断增加。在2000年到2020年的这20年间,美国半导体企业研发支出的年复合增长率达到了7.2%,基本能赶上中国GDP的年增长率。在2020年,美国半导体芯片企业总共投资了四百四十亿美金用于技术研发。


        在半导体研发的持续高投入下,美国半导体行业聚集了全球最优秀的人才,推动了其行业创新,为保证其全球领先地位立下汗马功劳,并创造了大量的就业机会。由于美国政府此前的不重视,以及美国半导体行业的去晶圆厂化,为今天其上游生产制造环节的落后埋下了伏笔。


半导体行业贡献大量工作岗位 美国半导体去产能化还在继续


        在美国,有将近28万人从事半导体研发、设计、测试、制造相关的工作。每个半导体行业的工作岗位又会产生额外5.7个就业机会,光2020年,美国的半导体行业就额外带来了185万个就业机会,能直接影响到2600多万美国工人的生计。


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        美国半导体行业对其GDP的贡献也不容忽视。根据相关机构披露的数据,美国半导体行业直接创造了1600多亿美金的价值,对GDP的影响达到了2400多亿美金。半导体的出口也仅排在成品油、原油和飞机等大宗商品之后,总金额高达四百九十亿美金。


        但是,美国半导体行业仍在去晶圆厂化。在2013年,美国国内的半导体晶圆产能大概是57%,到了2020年,这一数字下降到了43%。


        目前,美国本土已经基本丧失了晶圆制造能力,全球75%的芯片都是由东亚地区制造。相关权威机构预计,到2030年,中国大陆将占据全球最大的芯片制造份额。这也是SIA呼吁美国政府出台激励政策的原因。